مرکز تماس
بویلر و تجهیزات خط بویلر از مهم ترین و همچنین آسیب پذیر ترین قسمت های یک نیروگاه است که وظیفه تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی و انتقال این انرژی به سیال عامل را دارد.
برای تشریح جایگاه بویلر در یک نیروگاه، لازم است قوانین اول و دوم ترمودینامیک بررسی شود.
بر اساس قانون اول ترمودینامیک، انتگرال چرخه ای حرارت و انتگرال چرخه ای کار برابراند، بنابراین برای تولید کار، باید یک منبع حرارتی وجود داشته باشدکه گرمای مورد نیاز سیکل را تامین کند. با توجه به قانون دوم ترمودینامیک، فرایندها فقط در یک جهت معین پیش میروند و انجام آنها در خلاف جهت ممکن نیست.
به بیان دیگر انتقال حرارت همواره از منبع گرم به منبع سرد است.
به طور کلی تمامی اجزایی که از طریق انتقال حرارت یا احتراق انرژی تولید میکنند حتی اگر یک سیکل ترمودینامیکی بسته را طی نکنند، یک موتور حرارتی اند، جزئی که از طریق انتقال حرارت از یک جسم با درجه حرارات بالا به جسمی با درجه حرارت پایین ، مقدار کار مثبت انجام میدهد.
بنابراین میتوان کل نیروگاه را یک موتور حرارتی در نظر گرفت که در آن، مقدار حرارت در بویلر به سیال عامل و مقدار حرارت به یک جسم با درجه حرارت پایین انتقال میبابد.
تجهیزات خط بویلر های صنعتی
کوره یا اتاق احتراق، محفظه ای است که عمل احتراق در آن انجام میشود. در دیواره های جانبی، کف و سقف اتاق احتراق، لوله های دیواره آبی نصب میشوند. لوله های سوپرهیتر، ری هیتر و اکونومایزر، در فضای داخلی کوره قرار میگیرند.
در کوره انرژی حرارتی آزاد شده در اثر سوخت به شکل تشعشعی و جابه جایی به سیال درون لوله های انتقال میابد. حاصل این تبادل حرارت، جذب انرژی حرارتی به وسیله سیال داخل لوله ا و تبدیل آب به بخار و سوپر هیت شدن بخار است.
کوره ها بر اساس نحوه ارایش مشعل ها در کوره و تعداد و نحوه ارایش گذر های کوره به انواع گوناگون تقسیم میشوند.
لوله های دیواره آبی روی دیواره های کوره نصب میشوند و انرژی حرارتی را به شکل تشعشعی جذب میکنند.
وظیفه لوله های دیواره آبی تبدیل آب به مخلوط آب و بخار است. لوله های دیواره ای ممکن است به چهار شکل تهیه و نصب شوند.
لوله های ساده و با فاصله کم
لوله های فین دار که فین ها به لوله، پرس یا نورد شده اند
لوله های ساده که فین ها به لوله جوش داده شده اند
لوله های ساده ه فضای بین لوله های با یک قطعه فلزی پر شده است
در بویلر های گردش طبیعی لوله های آبی فقط به صورت عمودی یا سیب دار نصب میشوند. در بویلر های گردش اجباری لوله های دیواره آبی میتوانند با هر زاویه ای نصب شوند.
درام از تجهیزات خط بویلر، مخزنی است که در بالا ترین قسمت بویلر نصب میشود و وظایف گوناگونی دارد. آب موجود در لوله های دیواره آبی در یک بار گردش آب در لوله ها به طور کامل تبخیر نمیشود بنابراین باید به نحوی آب را از بخار جد اکرد و برای تبخیر آب باقی مانده مجددا آن را در لوله های دیواره آبی به گردش درآورد.
این کار در درام و با جدا کننده های سیلیکونی انجام میشود. مخلوط آب و بخار وارد سیلیکون شده و به مخلوط آب و بخار حرکت چرخشی داده میشود. در اثر نیروی گریز از مرکز قطرات آب از بخار جدا میشوند و به سمت پایین حرکت میکنند.
استفاده از سیلیکون روش مناسبی برای جدا کردن آب از بخار است اما این روش باعث افزایش مقاومت در مسیر بخار میشود که در محاسبات گردش باید به آن توجه کرد.
درام به عنوان مخزن ذخیره آب و بخار نیز عمل میکند. وقتی به منظور افزایش بار به بخار بیشتری نیاز است تا زمانی که بویلر این بخار را تهیه کند، بخار موجود در درام، این کمبود را جبران میکند. هنگامی که میشکلی برای پمپ های آب تغذیه ایجاد شوند نیز آب موجود در درام میتواند به طور موقت نیاز بویلر را تامین کند.
همچنین تزریق برخی محلول های شیمیایی در درام انجام میشود.
در نهایت بخار از صفحات خشک کن عبور میکند و اخرین قطرات آب از آن جدا میشود. سپس برای سوپرهیت شدن وارد سوپر هیتر میشود. لوله های پایین آورنده نیز آب را به سمت لوله های دیواره آبی هدایت میکنند.
برای افزایش بازده حرارتی در نیروگاه ها و حذف قطرات آبی که ممکن است در بخار اشباع خروجی از درام وجود داشته باشد بخار اشباع وارد سوپرهیتر ها شده و فوق اشباع میشود. از آنجا که دما در سوپرهیتر ها بسیار بالاست این بخش بویلر از آسیب پذیر ترین قسمت ها به شمار می آید.
بسته به نحوه جذب حرارت سورهیتر ها به سه نوع تشعشعی ، پلاتن نیمه تشعشعی و جا به جایی تقسیم میشود.
این نوع سوپرهیتر ها معمولا در بالای موره قرار میگیرند و قسمت اعظم حرارت خود را از طریق تشعشع دریافت میکنند.
این نوع سوپر هیتر ها بین جا به جایی و تشعشعی نصب میشود و میتواند تا ۵۰% انرژی لازم برای سوپرهیت شدن را جذب کند.
این نوع سوپرهیت ها معمولا در گذرگاه ها و دیواره های گذرگاه قراردارد و به دلیل دوری از مشعل ها، عمده انرژی جذب شده به وسیله آن به صورت جا به جایی است.
چان که از نامشان پیداست این نوع به حالت ایستاده هستند از جمله مزایای انها طراحی ساده تر در مقایسه با حالت افقی، همچنین با اطمینان بیشتری در محل خود ثابت قرار میگیرند. و احتمال تشکیل رسوب در انها کمتر است.
عیب این نوع سوپر هیتر ها تخلیه ناپذیری آنهاست. یعنی نمیتوان تقطیرات ایجاد شده را به طور کامل از سوپر هیتر خارج کرد. این میتواند به بروز خوردگی و مشکلات در انتقال حرارت به سوپر هیتر و انسداد موقت آن منجر شود.
طراحی این نوع سوپرهیتر ها و نحوه ثابت نگه داشتن آنها پیچیده تر است، اما در این نوع سوپرهیتر امکان تخلیه قطرات آب وجود دارد.
فشار بخار با عبور از توربین فشار قوی افت پیدا میکند و به فشار اشباع که برای کارکرد طبیعی توربین مضر است نزدیک میشود. برای افزایش بازدهی حرارتی و جلوگیری از ایجاد رطوبت در طبقات فشار ضعیف توربین، باید درجه حرارت بخار بازگشتی از توربین فشار قوی را بالا برد و سپس به سمت توربین فشار متوسط هدایت کرد.
این عمل را ری هیتر انجام میدهد. وجود ری هیتر به ظرفیت بویلر و نوع طراحی نیروگاه بستگی دارد. در نیروگاه ها کم ظرفیت، معمولا از ری هیتر استفاده نمیشود. اما در نیروگاه های پرظرفیت ری هیتر به کار گرفته میشود. تحول در ری هیتر، فشار ثابت است، اما درجه حرارت بخار تا حد نامی افزایش میابد. ری هیتر ها از لوله های موازی و افقی تشکیل شده اند.
گاز های داغ حاصل از احتراقف پس از تبادل حرارت با سوپرهیتر ها و ریهیتر ها به سمت دودکش هدیت میشوند اما هنوز حرارت حرارت بسیاری دارند. اگر این مقدار حرارت باقی مانده از بویلر خارج شدف به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و بازدهی بویلر کاهس میابد. برای جذب این حرارت در محصولات احتراق، از اکونومایزر استفاده میشود.
در حقیقت میتوان اکونومایزر را هیتر آب تغذیه محصوب کرد. یعنی آخرین مرحله ای که آب تغذیه خروجی کندانسسور در آن گرم میشود. اکونومایزر در جایی از بویلر قرار گرفته است که حرارت به صورت جا به جایی به آن منتقل میشود. ممکن است لوله هایی اکونومایزر ساده یا فین دار باشند.
هدف اولیه از به کار گیری اکونومایزر صرفه جویی در مصرف سوخت بوده ایت و لذا این جز از بویلر با این نام خوانده میشود.
برای احتراق مناسب، لازم است سوخت به صورت پودر درآید تا قطرات سوخت سریعتر تبخیر و محترق شود. در نیروگاه ها، این فرایند به کمک بخار و به وسیله پودر کننده انجام میشود. مشعل ها ضمن پودر کردن سوخت و تبدیل آن به ذرات ریز، با ایجاد اغتشاش میان هوا و سوخت، باعث ایجاد مخلوط یکنواختی از هوا و سوخت میشود. چنانچه قبلا گفته شده، ارایش مشعل ها در کوره میتواند طرح های گوناگونی داشته باشد.
برای افزایش بازدهی و کاهش تنش های حرارتی در بویلر هوایی که فن دمنده هوا وارد کوره میکند باید گرم شود. گرم کن های هوای بویلر به دو شکل بخاری و دوار هستند.
گرم کن های بخاری یک نوع مبدل حرارتی ساده اند که در آنها بخار انرژی گرمایی خود را از دست میدهد و هوایی که در اطراف لوله ها جریان دارد این گرما را جذب میکند .
این نوع گرم کن شامل ورقه های فولادی چین دار و یا مسطحی است که میانشان فاصله ای برای عبور محصولات احتراق وجود دارد. بسکت ها داخل یک محفظه استوانه ای دوار قرار میگیرند که به قطاع هایی ایزوله از هم تقسیم شده است. یک موتور الکتریکی ، قسمت استوانه ای شکل را میچرخاند.
محصولات احتراق و هوا به طور پیوسته ای داخل گرم کن هوا جریان دارند. درحالیکه مسیر حرکتشان مجزاست. مقاطعی از گرم کن هوای دوار که در مسیر محصولات احتراق قرار دارند بر اثر محصولات احتراق گرم میشوند و وقتی در اثر چرخش استوانه در مسیر هوا قرار میگیرند گرمای خود را به هوا منتقل میکنند.
هدر ها برای توزیع سیال در لوله ها استفاده میشوند و سه شکل اساسی دارند:
این هدر ها سیال را در لوله هایی که به آن ها متصل شده اند توزیع میکنند
این هدر ها سیال را از لوله هایی که به آن متصل شده اند دریافت میکنند
این هدر ها برای یکسان کردن شرایط بهره برداری لوله ها به کار میروند
دمای بخار سوپرهیتر ها بر اثر تغییر پارامترهای بهره برداری مانند دمای آب تغذیه، مقدار هوای اضافی کوره، میزان رسوب روی لوله های دیواره آبی و مقدار رطوبت سوخت، تغییر میکند.
ازآنجا که محدوده مجاز تغییر دمای بخار سوپرهیتر ها بین -۱۰ تا +۵ درجه سانتی گراد است. در صورت افزایش دمای بخار باید دمای آن کاهش یابد. یکی از روش های کاهش دما، پاشش آب در سوپرهیتر است که با دی سوپرهیتر انجام میشود. آب لازم برای دی سوپر هیترها معمولا از خروجی پمپ آب تغذیه تامین میشود.
دود قبل از ورود به دودکش به وسیله فن گردش مجدد دوباره وارد کوره میشود. ورود دود به کوره موجب توزیع یکنواخت حرارت میان سطوح حرارتی میشود.
ورود مجدد دود به کوره میتواند از قسمت بالا یا پایین کوره باشد. ورود از پایین کوره باعث کاهش جذب مستقیم حرارت در کوره و درنتیجه افزایش دمای دود د خروجی آن میشود. همچنین گردش مجدد دود دبی محصولات اختراق داخل کوره را افزایش میدهد. این دو عامل باعث افزایش انتقال حرارت جا به جایی در سوپر هیتر و در نتیجه افزایش دمای بخار میشوند.
کاهش جذب انرژی در محدوده لوله های دیواره آبی از آنها در مقابل بیش گرمایش محافظت میکند.
ورود دود از قسمت بالای کوره، نقش چشمگیری در بهره برداری کوره ندارد، اما موجب کاهش دمای دود در محدوده سوپرهیتر میشود و این امر اهش میزان جذب انرژی در سوپر هیتر و در نتیجه کاهش دمای بخار را در پی دارد.
تمیز نگه داشتن سطوح حرارتی بویلر برای انتقال بهتر و سریعتر حرارت مهم است. برای زدودن دود و گرد و خاک از سطوح حرارتی لوله های سوپرهیترها و ری هیترها، از دوده زدا استفاده میکنند. بخار لازم برای دوده زداها، معمولا از خروجی سوپرهیتر گرفته شده و پس از عبور از یک شیر فشار شکن، برای دوده زدایی به کار گرفته میشود.
دوده زداها در دو دسته جمع شونده و دوار و غیر جمع شونده طبقه بندی میشود.
در غیر زمان بهره برداری، بهره برداری جمع شونده عقب کشیده میشود تا بر اثر حرارت زیاد گازهای حاصل از احتراق نسوزد. همین امر باعث افزایش طول عمر آن میشود.
نوع غیر جمع شونده در محل هایی نصب میشود که فضا محدود است یا گازهای حاصل از اختراق دمای بالایی نداشته اند و در برخی موارد به جای بخار از پرتاب ساچمه استفاده میشود.
پربازدیدترین‌ها
دیدگاه‌ها
دیدگاه خود را ثبت نمایید.
برای دریافت آخرین خبرها و محصولات ما به کانال تلگرام ما بپیوندید
با QR خوان تلفن همراهتان ما را دنبال کنید.
خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.